– PHOTOMAGCOM

La commutation de signaux optiques, magnétiques ou électroniques à partir d?une molécule, ou d?un ensemble de molécules, est un enjeu majeur pour l?électronique du futur. Le défi consiste à réaliser des dispositifs tels que des interrupteurs, des transistors, ou des fonctions plus complexes à l?échelle de la molécule, en jouant sur les propriétés intrinsèques de molécules ciblées. Compte tenu de la demande croissante en puissance et en capacité de stockage, le développement de l?électronique moléculaire est lié à la conception de systèmes multifonctionnels, c?est à dire à la mise en ?uvre de matériaux combinant plusieurs propriétés physiques pouvant être modulées de façon efficace par divers stimuli. Le but de ce projet est d?initier une thématique portant sur le développement d?une génération innovante d?interrupteurs moléculaires magnéto-optiques incluant la conception, la réalisation et l?analyse de dispositifs expérimentaux. Dans un premier temps, le challenge consiste à synthétiser des systèmes multifonctionnels à l?aide de composés organométalliques associés à des porteurs de spins et/ou des unités photochromes. Dans un second temps, leurs propriétés magnétiques, optiques et électrochimiques seront modulées par action de la lumière et/ou de transferts d?électrons, puis modélisées théoriquement. Enfin, dans un troisième temps, le greffage de molécules sur des substrats permettra d?évaluer des systèmes précurseurs de composants pour l?électronique et l?électronique de spin moléculaires. L?originalité de ce projet repose particulièrement sur l?utilisation novatrice de complexes organométalliques du ruthénium riches en carbone comme unités de couplage magnétique, mais aussi comme porteurs de spin. En effet, ces composés sont maintenant connus pour promouvoir une excellente communication électronique intramoléculaire, ainsi qu?une très bonne conductivité électrique. De ce fait, ils doivent conduire à la création d?objets possédant d?excellentes propriétés d?interrupteur et de communication magnétique, indispensables pour des applications pratiques. Ce projet interdisciplinaire fera intervenir des chimistes de divers horizons (synthèse, calculs, modification de surfaces), ainsi que des physico-chimistes pour l?étude des propriétés magnétiques. Plus précisément, le projet comporte trois objectifs de complexité croissante : 1) La synthèse de composés organométalliques riches en carbone de type métal-acétylures [(dppe)2Cl2-n Ru(-C?C-R)n] (n = 1, 2) et métal-bisallénylidènes [(dppe)2Ru(=C=C=CR?2)2]2+ associés à des radicaux organiques ou inorganiques R ou R? (dérivés de types nitronyle nitroxide ou M(hfac)2Bipyridine avec M = CuII, MnII). Ce nouveau type d?association sera évalué quant aux performances en termes de couplages magnétiques. Les propriétés magnétiques et optiques de ces molécules seront modulées (i) par le changement des degrés redox du ou des métaux, et (ii) par irradiation dans les bandes de transfert de charge des complexes. (2) L?insertion d?une entité photochrome diarylethène entre deux centres métalliques redox afin d?obtenir un autre type d?interrupteur magnéto-optique. Ceci permettra de moduler jusqu?à trois propriétés (optiques, électrochimiques et magnétiques) à partir de deux stimuli (optique et électrochimique). D?autre part, un établissement très précis des relations structure-propriété est crucial pour la compréhension et développement de ces systèmes. Des calculs théoriques seront menés à cet effet sur chacune des molécules visées dans ces deux premiers objectifs. Les états électroniques donnant lieu aux interactions magnétiques feront l?objet d?une attention toute particulière. (3) La fabrication de dispositifs opérationnels avec la formation de monocouches (SAMs) sur des substrats métalliques à l?aide de systèmes modifiés. L?étude des propriétés de ces nouveaux interrupteurs moléculaires sur support nous aidera à comprendre et à prédire les propriétés de monocouches par rapport aux molécules en solution. Egalement, dans le but de mieux comprendre ces interactions molécules/substrat, des calculs théoriques des systèmes immobilisés sur surface seront effectués pour mesurer l?influence du greffage sur les propriétés. Au delà de l?aspect appliqué des monocouches et de la fabrication de prototypes, ce projet traite de points fondamentaux. En effet, la maîtrise de la connexion des molécules aux substrats est un point crucial pour l?obtention de nouveaux matériaux pour la photonique et l?électronique. En conclusion, l?impact de ce projet sera d?accroître l?état de l?art dans ce domaine d?étude innovant touchant aux dispositifs moléculaires multifonctionnels. En plus de l?intérêt fondamental, indispensable pour le développement de nouveaux interrupteurs moléculaires, ce travail donnera naissance à de nouveaux dispositifs expérimentaux pour l?obtention de mémoires, et ce à l?aide d?une approche originale utilisant des composés du ruthénium riches en carbone.